Методика решения расчётных задач по химии

Методика решение расчётных задач по химии
Методическое пособие предназначено для учителей химии общеобразовательных учебных заведений, может быть использовано для подготовки к олимпиадам по химии разного уровня. Пособие полезно для учащихся общеобразовательных школ при подготовке к олимпиадам и вступительным экзаменам. Описывается и обобщается большая часть математических и логических приемов, используемых при решении расчетных задач по химии усложненного типа (олимпиадных, экзаменационных).
С самого начала работы учителем полагала, что главное чему нужно научить своих учеников – умение на практике применять все полученные знания: законы, теории, химические свойства веществ. А это значит, что главное достижение ученика и цель учителя – умение решать расчётные и комбинированные задачи, а также задачи повышенной сложности. Ведь решение сложной задачи приносит самое высокое интеллектуальное удовлетворение и укрепляет веру в свои возможности.
Многие годы разрабатываю тему «Решение задач повышенного уровня сложности», собираю и анализирую материалы районных, областных, федеральных этапов Всероссийской олимпиады школьников, составляю методические пособия по решению расчетных задач. Решение задач формирует у обучающихся навыки творческого мышления. При этом требуется не следование какой-то определенной, известной схеме, а поиск нестандартных вариантов. Решение задач помогает формированию таких качеств характера, как внимательность и целеустремленность. При решении задач желательно использовать наиболее рациональные методы, которые не являются единственно возможными. Учитель только приветствует поиск и других, может более смелых и изящных способов решения. Любая, достаточно сложная задача является интеллектуальной комбинацией более простых, «стандартных» ситуаций. Следовательно, основным навыком решения задач по химии, является умение «разложить» сложную задачу на «простые» составляющие, на стандартные подзадачи.
Навык декомпозиции сложных задач на простые развиваю и закрепляю при использовании пособия Н. Е. Кузьменко, выделение в котором задач трех уровней позволяет активно усвоить переход от простого к сложному и наоборот. При работе с одаренными учащимися использую пособие «Химия. Основные алгоритмы решения задач» Н. Н. Олейников, Г. П. Муравьева, где рассмотрен набор алгоритмов решений.
Приступая к решению задач, обучающийся должен изучить соответствующий теоретический материал и внимательно ознакомиться с методикой решения задач данного типа. Не все получается с первого раза, требуется навык решения задач, который появляется в ходе работы.
Решение задачи всегда начинается с изучения ее условия. Прежде всего, следует выяснить, с какими величинами предстоит проводить вычисления, установить единицы измерения и числовые значения данной задачи и четко определить искомую величину. Во многих случаях решение задачи можно облегчить с помощью иллюстраций к ней. На рисунке схематически изображают рассматриваемые в задаче объекты: растворы, смеси, соединения, а также их составные части. Зрительное представление оказывается особенно полезным при анализе задач, связанных с газами, растворами, составом вещества. Рисунок помогает понять смысл задачи, разобраться в зависимостях между ее данными и искомой величиной.
Решение расчетных задач основано на применении математики. Ход решения обычно предопределяется опытом учащегося, его умением применять на практике знания математики, в этом прослеживаются устойчивые межпредметные связи. Применение пропорций в решении задач по химии наглядно и эффективно для простых задач. Для решения составных задач необходимо расчленить каждую из них на ряд простых этапов, удобно также воспользоваться другими методами алгебры: линейными уравнениями и неравенствами.
Уметь решать задачи - интегрированный показатель степени овладения знаниями по химии и, несомненно, мыслительных способностей учащихся. Поэтому решение задач - это не только один из ведущих методов обучения, но и самый информативный способ контроля. Процесс усвоения знаний может быть условно разделён на четыре этапа: понимание; запоминание; применение в стандартных условиях; применение в новых, нестандартных условиях и различных сочетаниях. На всех этих этапах для обучения и контроля можно использовать различные типы задач.
Первыми преподавателями и методистами, которые выдвинули и отстаивали идею необходимости введения задач в процесс обучения химии, были В.Н. Верховский, Я.Л. Гольдфарб, Л.А. Цветков, Л.М. Сморгонский, С.Г. Шаповаленко, Ю.В. Ходаков.
Несмотря на многообразие подходов к проблеме обучения школьников решению химических задач, все признают, что основной формой обучения должна быть самостоятельная работа. Самостоятельная работа учащихся эффективна при наличии достаточных базовых знаний и хороших пособий, задачников.
В настоящее время существует противоречие между уровнем стандартных задач школьного курса и уровнем задач ЕГЭ. Трудность некоторых задач ЕГЭ часто запредельна не только для школьников, но и для большинства учителей. В различных пособиях приведены примеры решения достаточно трудных задач. Однако, как показывает опыт, химические, физические и математические знания большинства школьников недостаточны для того, чтобы разобраться в них. Поэтому невозможно успешно сдать ЕГЭ без занятий на подготовительных курсах или с репетиторами. А это требует больших затрат времени и средств и приводит к перегрузке старшеклассников. Отсюда очевидна актуальность проблемы обучения школьников умению решать химические задачи.
Под процессом решения задачи понимается процесс, начинающийся с момента получения задачи до момента полного завершения ее решения. Этот процесс состоит не только из изложения уже найденного решения, а из ряда этапов, одним из которых и является изложение решения.
Итак, весь процесс решения задачи можно разделить на восемь этапов:
1 этап – анализ условия задачи;
2 этап – схематическая запись задач, анализ задачи следует как-то оформить, записать, для этого используются разного рода схематические записи задач;
3 этап – поиск способа решения задачи;
4 этап – осуществление решения задач, когда способ решения задачи найден, его нужно осуществить;
5 этап – проверка решения задачи, после этого как решение осуществлено и изложено (письменно или устно), необходимо убедиться, что это решение правильное, что оно удовлетворяет всем требованиям задачи;
6 этап – исследование задачи, при решении многих задач, кроме проверки, необходимо еще раз произвести исследование задачи, а именно установить, при каких условиях задача имеет решение и притом, сколько различных решений в каждом отдельном случае; при каких условиях задача вообще не имеет решения и т.д.;
7 этап – формирование ответа задачи, убедившись в правильности решения и, если нужно, производя исследование задачи, необходимо четко сформулировать ответ задачи;
8 этап – анализ решения задачи, наконец, в учебных и познавательных целях полезно также произвести анализ выполненного решения, в частности установить, нет ли другого, более рационального способа решения, нельзя ли задачу обобщить, какие выводы можно сделать из этого решения и т.д. Все это составляет последний и часто не обязательный, восьмой этап решения. Если же учитель не торопит детей, не пренебрегает этим последним важным этапом, то у детей формируется полезные исследовательские навыки, происходит развитие критического мышления.
Данная схема дает общее представление о процессе решения задач, как о сложном и многоплановом процессе. В некоторых задачах трудно выделить отдельные этапы. Таким образом, структура процесса решения задачи зависит в первую очередь от характера задачи и конечно, от того, какими знаниями и умениями обладает решающий задачу.
Приведенная схема процесса решения задач является лишь примерной. При фактическом решении указанные этапы обычно не отделены друг от друга, а переплетаются между собой. Так, в процессе анализа задачи обычно производится и поиск решения. При этом полный план решения устанавливается не до осуществления решения, а в его процессе. Тогда поиск решения ограничивается лишь нахождением идеи решения. Порядок этапов также иногда может меняться.
Для успешного решения нестандартных задач по химии необходима хорошая теоретическая подготовка, знание химических свойств веществ, владение различными типами решения расчётных задач по химии. При знакомстве с новым типом решения расчётных задач использую алгоритмы решения задач.
Для решения расчётных задач успешно применяю разноуровневое обучение. Это педагогическая технология организации учебного процесса, в рамках которого предполагается разный уровень усвоения учебного материала, но не ниже базового, в зависимости от способностей и индивидуальных особенностей личности каждого обучающегося; это технология, при которой за критерий оценки деятельности ученика принимаются его усилия по овладению этим материалом, творческому его применению.
В соответствии с особенностями каждого обучающегося составляю задачи, разные по уровню сложности и требующие разнообразных видов деятельности. Задача структурирования содержания решается при разноуровневом обучении с помощью деления заданий на три уровня сложности.
1 уровень - сохраняет логику самой науки и позволяет получить упрощенное, но верное и полное представление о предмете;
2 уровень - углубляет первый и обогащает по содержанию, глубине проработки, не требуя переучивания. Это происходит за счёт включения ранее намеренно пропущенных подробностей, тонкостей, нюансов
3 уровень – углубляет и обогащает второй как по содержанию, так и по глубине проработки. Это происходит за счёт включения дополнительной информации, не предусмотренной стандартами.
Иными словами, эти три уровня можно охарактеризовать при проведении занятий следующим образом: при проблемном изложении (обучающиеся осваивают образец умственных действий); при частично-поисковом изложении (формируются элементарные умения и навыки поисковой деятельности); при исследовательском подходе (формируются навыки творческой деятельности).
Таким образом, основные правила технологии разноуровневого обучения можно свести к следующему:
Не дотягивать всех учащихся до единого уровня, а создавать условия каждому в меру его потребностей, сил и желаний.
Последовательное освоение и сдача уровней.
За одно занятие можно сдать только одну тему.
Для получения отметки «3» необходимо знание не менее 50% из числа предложенных в данный период времени тем, на «4» - 70-80% тем, на «5» - 90-100% тем.
При подготовке к практическому заданию можно выбрать любой уровень заданий и повысить свою обычную отметку.
Основными принципами являются доброжелательность, взаимопомощь, творчество, право на собственное мнение и ошибку.
Задачи в курсе химии 8-10 классов
класс № урока Тема урока
Тип задач
8 6 Массовые доли элементов Выведение формулы по массовым долям
8 15 Расчёты по уравнениям Задачи с использованием граммов, литров, молей
8 21 Способы выражения концентрации Расчёт массовой доли растворённого вещества
8 23 Расчёты на основании закона Авогадро Задачи на объёмные отношения газов
8 24 Расчёты относительной плотности Задачи с использованием плотности
9 12 Реакции ионного обмена
Расчёты по уравнениям реакций, если одно из реагирующих веществ дано в избытке
9 27 Соли азотной кислоты – нитраты
Расчёты по определению выхода продукта реакции от теоретически возможного
9 32 Угольная кислота и её соли
Вычисление массы или объёма продукта реакции по известной массе или объёму исходного вещества, содержащего примеси
10 7 Нахождение формулы органического вещества по массе и объёму продуктов его сгорания Задачи на выведение формулы органического вещества
Результатом работы решения расчётных задач по химии, использованию алгоритмов, занятий на элективных курсах и использованию технологий уровневой дифференциации стали успехи учеников в химических олимпиадах. Ежегодно обучающиеся становятся победителями школьной олимпиады, принимают участие в районных и городских, заочных олимпиадах по химии.
2010г. - обучающаяся 11 «А» класса Андреева Елизавета награждена дипломом III степени победителя муниципального этапа Всероссийской олимпиады школьников.
2013г. - обучающийся 9 «А» класса Садуллаев Хамидулло занял 3 места в отборочном туре муниципального этапа Всероссийской олимпиады школьников и участвовал в муниципальном этапе Всероссийской олимпиады школьников;
2014г. - обучающаяся 9 «А» класса Иванова Ирина заняла 2 место в отборочном туре муниципального этапа Всероссийской олимпиады школьников и участвовала в муниципальном этапе Всероссийской олимпиады школьников, показав лучший результат среди девятиклассников;
2013г. - за участие в общероссийской заочной предметной олимпиаде по химии «Олимпус. Осенняя сессия» обучающиеся Балышева Александра, Корнилова Анна, Садуллаев Хамидулло (9«А» класс) и Кофейникова Ирина (8«А» класс) награждены дипломами за 4 место;
2011г. - за участие во Всероссийской олимпиаде по химии центра поддержки талантливой молодёжи дипломами III степени награждены – Еремян Кристина (11«А» класс) и Тихонова Кристина (10«А» класс);
В 2014 г. участие в дистанционной предметной олимпиаде по химии международного проекта видеоуроки - обучающиеся заняли 1,2,3 места.